WO2019110103A1 - Limit level sensor and method for operating same - Google Patents

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WO2019110103A1
WO2019110103A1 PCT/EP2017/081790 EP2017081790W WO2019110103A1 WO 2019110103 A1 WO2019110103 A1 WO 2019110103A1 EP 2017081790 W EP2017081790 W EP 2017081790W WO 2019110103 A1 WO2019110103 A1 WO 2019110103A1
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level sensor
dielectric
dielectric conductor
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    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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    • G01F23/284Electromagnetic waves
    • G01F23/2845Electromagnetic waves for discrete levels

Definitions

  • the present invention relates to a point level sensor having the features of patent claim 1 and a method for level detection with the features of claim 9.
  • Point level sensors are basically known from the state of the art, for example for measuring limit or fill levels. Typical applications for detecting a predefined level are process vessels, such as process tanks, storage tanks, silos or pipelines in the process industry. Impedance sensors are often referred to as so-called.
  • Limit switch i. to determine whether a filling medium exceeds or falls below a certain filling level, the so-called limit level, in different liquids, as well as
  • limit switches There are various types of limit switches known, which are selected depending on the application, process conditions and characteristics of the filling medium.
  • impedance sensors come sensors that after the TDR (Time Domain
  • a switching command of the limit switch can, for example, start or stop filling devices or emptying devices in order to correspondingly avoid overflowing or emptying of the respective process container.
  • An inventive level sensor has a Mikrowel lensender and a microwave receiver, wherein between the microwave transmitter and the microwave receiver
  • dielectric conductor is arranged.
  • An inventive limit level sensor thus has no moving parts and altogether only a very few parts. In particular, the number of parts that come in contact with a filling medium in contact is reduced to a minimum.
  • the present level sensor is the recognition zugrun de that electromagnetic microwaves are conducted in a be in air-sensitive dielectric conductor due to total reflection at the interface between the dielectric and the air in the dielectric conductor. The total reflection takes place on account of the permittivity jump between the dielectric and the air occurring at the interface. A signal emitted by the microwave transmitter remains so within half of the dielectric conductor and emerges only at the end again.
  • the microwaves emerge to a greater extent from the dielectric.
  • the signal strength of a signal arriving at the microwave receiver is thereby reduced. This reduction of the signal strength can be detected and concluded based on the presence of a medium and thus the reaching of the limit level.
  • the present measurement principle so that only a sufficient part of the dielectric conductor must come into contact with the measuring medium, so that a sufficient reduction of the Emp catch signal compared to the transmission signal is achieved. Other components in medium contact are not necessary.
  • the dielectric conductor has a bend.
  • the conduction of an electromagnetic wave in a dielectric conductor is based on the different permittivity of the conducting medium and the surrounding medium. This sets a maximum possible angle for a reflection. Once this angle is exceeded, the shaft exits. The bend is dimensioned so that in the surrounding medium air still very few waves emerge. As soon as another medium comes into contact with a higher permittivity at the bend, the maximum possible angle changes for a nearly lossless waveguide. A larger portion of the electromagnetic wave occurs.
  • a bend should not only be understood to mean a continuous change in direction of the dielectric conductor, but any directional change which changes the angle of incidence of the coupled-in electromagnetic radiation relative to the interface or the respective surface normal.
  • the microwaves impinge on the interface between the dielectric conductor and the surroundings at a smaller angle relative to the interface normal, so that a larger proportion is transmitted when a medium is present, ie, transferred from the dielectric conductor into the medium. occurs. Accordingly, a drop in the signal strength at the output of the dielectric conductor is greater, so that a simpler De detection of the waste is possible.
  • an angle between tween a coupling axis and a Auskoppelachse is at least 50-60 °, preferably at least 90 °, more preferably 180 °.
  • the dielectric conductor is formed substantially U-shaped bent.
  • the coupling-in axis and the coupling-out axis are parallel to one another. This is also the case with a 180 ° bend.
  • a U-shaped configuration of the bend thus has the part before that the microwave transmitter and the microwave receiver can be arranged side by side.
  • it is in this way very easy to arrange Mirowellen transmitter and microwave receiver on a common electronic board.
  • the two can be connected in this way also particularly simple with other components eg. For signal generation and evaluation.
  • a support device at least partially supports the dielectric conductor.
  • a support device can in particular be adapted to a contour and shape of the dielectric conductor and preferably support this on the inside.
  • the support device may for example be made of a metal, which includes the lektrischen the conductor at an inlet and outlet from the process space and otherwise supported on the inside.
  • Other materials may be any materials with a significantly higher permittivity than the dielectric conductor, which is adapted in its properties to the conditions of use.
  • plastics, glass or ceramics are conceivable
  • the dielectric conductor may, for example, be made of a plastic, in particular polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene (PE) or polyetheretherketone (PEEK), a ceramic.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PE polyethylene
  • PEEK polyetheretherketone
  • Plastics have the advantage that they can be produced by injection molding or extrusion in almost any shape.
  • polytetrafluoroethylene is highly chemically resis tent, high temperature resistant and has 2.1 for the present application optimally suitable relative Dielektrizi- turgisiere on.
  • PTFE is relatively insensitive to buildup.
  • Suitable ceramics can, for example, be brought into a suitable shape by sintering. These have the advantage of a higher stability against abrasive media and against some solvents and are compared to plastics significantly temperature-stable.
  • a broad applicability of the level sensor can be achieved if the dielectric conductor has a relative permittivity of less than 10, in particular less than 5, preferably 2.1.
  • a suitable relative permittivity on the one hand sufficient total reflection is achieved in the situation without medium contact, since the jump at the boundary of the dielectric conductor is sufficiently high, on the other hand, the transition of a sufficient amount of electromagnetic waves is ensured in the medium, as liquids typi cally a relative Have permittivity above these values.
  • An inventive method for level detection with a point level sensor comprises the following steps:
  • the microwaves emerge to a greater extent from the dielectric.
  • the signal strength of a signal arriving at the microwave receiver is thereby reduced. This reduction of the signal strength can be detected and concluded based on the presence of a medium and thus the reaching of the limit level.
  • a threshold signal can be achieved when the step of comparing a comparison of a Sig nal oriental of the transmission signal with a signal power of Emp fangssignals comprises and an empty signal is output, as long as the power of the received signal more than, for example, 70% of the amplitude of the transmission signal is and a full signal is output when the receiving power is, for example, 70% or less of the power of the transmission signal.
  • the dif ference between transmitting and receiving power is u. A. depending on the frequency used, the length and the material of the dielectric conductor, the diameter of the dielectric conductor and can therefore be given only as an example. In a simulation with PEEK as the material for the dielectric conductor and when using a frequency of 75 GHz, the reception power in air is about 10% of the transmitter power, with medium contact still in the order of 0.01-0.1%.
  • FIG. 1 is a schematic view of a microwave
  • FIG. 2 shows the field distribution in the sensor according to FIG. 1 in FIG.
  • FIG 3 shows the field distribution in the sensor according to Figure 1, when it is partially covered with water.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a microwave level sensor 1 according to the present application.
  • the microwave level sensor 1 is essentially formed from egg nem bent dielectric conductor 3 with a phonessab section 31, an output section 32 and an interposed bend 33 of the dielectric conductor 3.
  • the dielectric conductor 3 is connected to a micro-wave transmitter 10, which couples electromagnetic microwaves, that is, electromagnetic radiation in the gigahertz range in the dielectric conductor 3 in the direction of a coupling axis E.
  • the coupling axis E corresponds essentially to a longitudinal axis of the input section 31 of the dielectric conductor 3 which extends in this area substantially longitudinally and is straight.
  • the dielectric conductor 3 has in the present embodiment, a circular cross-section, but may also be formed, for example. Oval or shaped differently.
  • the microwave receiver 11 Analogous to the input-side structure of the dielectric conductor 3 on the output side with a microwave receiver 11 a related party.
  • the microwave receiver 11 is arranged substantially in extension of a coupling-out axis A, which essentially corresponds to a longitudinal axis of the dielectric conductor 3 in the region of the output section 32. In this way it can be detected that electromagnetic radiation leaves the dielectric conductor 3.
  • the dielectric conductor 3 is formed in the presentariessbei game of polytetrafluoroethylene (PTFE). This material has a relative permittivity ⁇ r of 2.1, so that coupled electromagnetic radiation when the dielectric conductor 3 is in air is due to total internal reflection. is conducted within the dielectric conductor 3. This To talreflexion also takes place in the region of the bend 33. Be is the dielectric conductor 3 so in air, the microwave receiver 11 can detect a certain proportion of the electro-magnetic radiation, which was coupled by the microwave transmitter 10 in the dielectric conductor 3.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PEEK was used as the material for the dielectric guide 3 and a signal frequency of 75 GHz. In air, the received power is still about 10% of the transmission power.
  • a support device 5 (number missing in the sketch) is arranged within the dielectric conductor 3, that is to say in particular between the input section 31 and the output section 32 and in the region of the bend 33.
  • the support device 5 is designed so that it is adapted We sentlichen the shape and contour of the dielectric conductor 3 and this on the mutually facing mecanicflä surfaces of the contour of the dielectric conductor 3 is supported.
  • the support device 5 is made in the present embodiment of a metallic material, since this is not a dielectric conductor.
  • the Stauervor device 5 includes the dielectric conductor 3 with support rings 51 completely, so that it is particularly protected in this area against a Abkni bridges.
  • a support filling 52 is arranged, which receives and supports only an inner portion of the contour of the dielectric rule's conductor 3.
  • the support filling 52 also prevents unwanted deposits in the inner area of the bend.
  • the dielectric conductor 3 of the level sensor 1 at least partially, in particular in the region of the bend 33 in a liquid Gume medium whose limit level is to be monitored, it is surrounded in this area by a medium which a Permitti- Although in this constellation, the coupled electromagnetic waves while well in the region of the matterssab 31 are still performed well within the dielectric conductor 3, in the region of the bend 33 but there is no total re flexion more , so that a large part of the coupled electromagnetic radiation in the region of the bend 33 emerges from the dielectric conductor 3.
  • the detectable at Mikrowellenemp catcher 11 electromagnetic radiation decreases so significantly, so it can be concluded that the presence of a medium.
  • Both the microwave transmitter 10 and the Mikrowellenemp catcher 11 can be coupled in the present embodiment, in each case via a waveguide, which is not shown here, to the dielectric conductor 3.
  • the dielectric conductor 3 is guided into the waveguide and sharpened in the region of the waveguide so that the electromagnetic radiation generated by the microwave transmitter 10 is transmitted into the dielectric conductor 3 in the region of the waveguide or correspondingly from the dielectric Leader end exits and can be detected by the microwave receiver 11.
  • FIG. 2 shows a field distribution within the dielectric conductor 3 and in its surroundings when it is in air.
  • a very large part of the electromagnetic field coupled on the input side is guided by total reflection in the dielectric conductor so that it can be detected on the output side.
  • the Totalrefle xion also takes place in the region of the bend 33, wherein the electromagnetic radiation is reflected in particular in this area at the jump in relative permittivity of the material of the lektrischen conductor 3 to the surrounding air.

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Abstract

The invention relates to a limit level sensor (1) having a microwave emitter (10) and a microwave receiver (11), a dielectric conductor (3) being arranged between the microwave emitter (10) and the microwave receiver (11).

Description

Grenzstandsensor und Verfahren zu dessen Betrieb  Point level sensor and method for its operation
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Grenzstandsensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Grenzstanderfassung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9. The present invention relates to a point level sensor having the features of patent claim 1 and a method for level detection with the features of claim 9.
Grenzstandsensoren sind grundsätzlich aus dem Stand der Tech nik, bspw. zur Messung von Grenz- oder Füllständen, bekannt. Typische Anwendungen für die Erfassung einer vordefinierten Füllhöhe sind Prozessbehältnisse, wie beispielsweise Prozess tanks, Lagertanks, Silos oder Rohrleitungen in der Prozess industrie. Impedanzsensoren werden dabei häufig als sog. Point level sensors are basically known from the state of the art, for example for measuring limit or fill levels. Typical applications for detecting a predefined level are process vessels, such as process tanks, storage tanks, silos or pipelines in the process industry. Impedance sensors are often referred to as so-called.
Grenzschalter, d.h. zur Bestimmung, ob ein Füllmedium eine bestimmte Füllhöhe, den sog. Grenzstand, über- oder unter schreitet, in unterschiedlichen Flüssigkeiten, sowie Limit switch, i. to determine whether a filling medium exceeds or falls below a certain filling level, the so-called limit level, in different liquids, as well as
granulierten und pulverförmigen Schüttgütern eingesetzt. granulated and powdered bulk materials used.
Es sind verschiedene Arten von Grenzschaltern bekannt, die je nach Einsatzgebiet, Prozessbedingungen und Eigenschaften des Füllmediums ausgewählt werden. Neben sogenannten Impedanz sensoren kommen Sensoren, die nach dem TDR (Time Domain There are various types of limit switches known, which are selected depending on the application, process conditions and characteristics of the filling medium. In addition to so-called impedance sensors come sensors that after the TDR (Time Domain
Reflectomety) Prinzip arbeiten, oder Vibrationsgrenzstand sensoren oder kapazitiv arbeitende Sensoren zum Einsatz. Ein Schaltbefehl des Grenzschalters kann beispielsweise Befüll- einrichtungen oder Entleereinrichtungen starten oder stoppen um entsprechend ein Überlaufen oder Leerlaufen des jeweiligen Prozessbehältnisses zu vermeiden. Reflectomety) principle, or vibration level sensors or capacitive sensors are used. A switching command of the limit switch can, for example, start or stop filling devices or emptying devices in order to correspondingly avoid overflowing or emptying of the respective process container.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen alter nativen Grenzstandsensor für Flüssigkeiten vorzuschlagen. Ein erfindungsgemäßer Grenzstandsensor weist einen Mikrowel lensender und einen Mikrowellenempfänger auf, wobei zwischen dem Mikrowellensender und dem Mikrowellenempfänger ein It is the object of the present invention to propose an alternative alternative level sensor for liquids. An inventive level sensor has a Mikrowel lensender and a microwave receiver, wherein between the microwave transmitter and the microwave receiver
dielektrischer Leiter angeordnet ist. dielectric conductor is arranged.
Unter Mikrowellen sollen in der vorliegenden Anmeldung elekt romagnetische Wellen einer Frequenz von 30 GHz bis 100 GHz. Under microwaves in the present application elekt romagnetische waves of a frequency of 30 GHz to 100 GHz.
Ein erfindungsgemäßer Grenzstandsensor weist damit keinerlei bewegliche und insgesamt nur sehr wenige Teile auf. Insbeson dere ist die Zahl der Teile, die mit einem Füllmedium in Kon takt kommen auf ein Minimum reduziert. An inventive limit level sensor thus has no moving parts and altogether only a very few parts. In particular, the number of parts that come in contact with a filling medium in contact is reduced to a minimum.
Dem vorliegenden Grenzstandsensor liegt die Erkenntnis zugrun de, dass elektromagnetische Mikrowellen in einem in Luft be findlichen dielektrischen Leiter aufgrund einer Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen dem Dielektrikum und der Luft in dem dielektrischen Leiter geleitet werden. Die Totalreflexion erfolgt dabei aufgrund des an der Grenzfläche auftretenden Permittivitätssprung zwischen Dielektrikum und Luft. Ein von dem Mikrowellensender ausgesandtes Signal bleibt damit inner halb des dielektrischen Leiters und tritt erst an dessen Ende wieder aus . The present level sensor is the recognition zugrun de that electromagnetic microwaves are conducted in a be in air-sensitive dielectric conductor due to total reflection at the interface between the dielectric and the air in the dielectric conductor. The total reflection takes place on account of the permittivity jump between the dielectric and the air occurring at the interface. A signal emitted by the microwave transmitter remains so within half of the dielectric conductor and emerges only at the end again.
Ist der dielektrische Leiter in einem Medium hoher Permittivi- tät, was für eine Vielzahl von Flüssigkeiten gilt, so treten die Mikrowellen zu einem größeren Teil aus dem Dielektrikum aus. Die Signalstärke eines am Mikrowellenempfänger ankommen- den Signals wird dadurch reduziert. Diese Reduktion der Sig nalstärke kann detektiert und darauf basierend auf das Vorhan densein eines Mediums und damit das Erreichen des Grenzstandes geschlossen werden. Bei dem vorliegenden Messprinzip muss damit lediglich ein aus reichender Teil des dielektrischen Leiters mit dem Messmedium in Kontakt kommen, sodass eine hinreichende Reduktion des Emp fangssignals gegenüber dem Sendesignal erreicht wird. Weitere Bauteile in Mediumskontakt sind nicht notwendig. If the dielectric conductor is in a medium of high permittivity, which applies to a multiplicity of liquids, the microwaves emerge to a greater extent from the dielectric. The signal strength of a signal arriving at the microwave receiver is thereby reduced. This reduction of the signal strength can be detected and concluded based on the presence of a medium and thus the reaching of the limit level. In the present measurement principle so that only a sufficient part of the dielectric conductor must come into contact with the measuring medium, so that a sufficient reduction of the Emp catch signal compared to the transmission signal is achieved. Other components in medium contact are not necessary.
Der vorstehende Effekt, dass die Mikrowellen aus dem die lektrischen Leiter austreten, wird dadurch erreicht, dass der dielektrische Leiter eine Biegung aufweist. Die Leitung einer elektromagnetischen Welle in einem dielektrischen Leiter ba siert auf der unterschiedlichen Permittivität von leitendem Medium und umgebendem Medium. Hierbei stellt sich ein maximal möglicher Winkel für eine Reflexion ein. Sobald dieser Winkel überschritten wird, tritt die Welle aus. Die Biegung ist so dimensioniert, dass bei dem umgebenden Medium Luft noch sehr wenige Wellen austreten. Sobald ein anderes Medium mit einer höheren Permittivität an der Biegung in Berührung kommt, än dert sich der maximal mögliche Winkel für eine nahezu verlust freie Wellenleitung. Ein größerer Anteil der elektromagneti schen Welle tritt aus. The above effect that the microwaves emanating from the lektrischen conductor is achieved in that the dielectric conductor has a bend. The conduction of an electromagnetic wave in a dielectric conductor is based on the different permittivity of the conducting medium and the surrounding medium. This sets a maximum possible angle for a reflection. Once this angle is exceeded, the shaft exits. The bend is dimensioned so that in the surrounding medium air still very few waves emerge. As soon as another medium comes into contact with a higher permittivity at the bend, the maximum possible angle changes for a nearly lossless waveguide. A larger portion of the electromagnetic wave occurs.
Unter einer Biegung soll in der vorliegenden Anmeldung nicht nur eine kontinuierliche Richtungsänderung des dielektrischen Leiters verstanden werde4n, sondern jegliche Richtungsände rung, die den Einfallswinkel der eingekoppelten elektromagne tischen Strahlung relativ zur Grenzfläche bzw. der jeweiligen Oberflächennormalen verändert. In the present application, a bend should not only be understood to mean a continuous change in direction of the dielectric conductor, but any directional change which changes the angle of incidence of the coupled-in electromagnetic radiation relative to the interface or the respective surface normal.
An einer Biegung treffen die Mikrowellen in einem kleineren Winkel relativ zur Grenzflächennormalen auf die Grenzfläche zwischen dielektrischem Leiter und Umgebung, sodass bei Vor handensein eines Mediums ein größerer Anteil transmittiert wird, d.h. aus dem dielektrischen Leiter in das Medium über- tritt. Entsprechend ist ein Abfall der Signalstärke am Ausgang des dielektrischen Leiters größer, sodass eine einfachere De tektion des Abfalls möglich ist. At a bend, the microwaves impinge on the interface between the dielectric conductor and the surroundings at a smaller angle relative to the interface normal, so that a larger proportion is transmitted when a medium is present, ie, transferred from the dielectric conductor into the medium. occurs. Accordingly, a drop in the signal strength at the output of the dielectric conductor is greater, so that a simpler De detection of the waste is possible.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt ein Winkel zwi schen einer Einkoppelachse und einer Auskoppelachse wenigstens 50-60°, vorzugsweise wenigstens 90°, weiter bevorzugt 180°. In an advantageous embodiment, an angle between tween a coupling axis and a Auskoppelachse is at least 50-60 °, preferably at least 90 °, more preferably 180 °.
Unter Einkoppelachse soll in der vorliegenden Anmeldung eine Längsachse des dielektrischen Leiters im Bereich von einem Einkoppelabschnitt des dielektrischen Leiters verstanden wer den. Entsprechend soll die Auskoppelachse der Längsachse des dielektrischen Leiters im Bereich eines Auskoppelabschnitts entsprechen . Under coupling axis to be understood in the present application, a longitudinal axis of the dielectric conductor in the region of a coupling portion of the dielectric conductor who the. Accordingly, the coupling-out axis should correspond to the longitudinal axis of the dielectric conductor in the region of a coupling-out section.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist der dielektrische Leiter im Wesentlichen U-förmig gebogen ausgebildet. In diesem Fall Verlaufen die Einkoppelachse und die Auskoppelachse pa rallel zueinander. Dies ist auch bei einer 180° Biegung der Fall . In a preferred embodiment, the dielectric conductor is formed substantially U-shaped bent. In this case, the coupling-in axis and the coupling-out axis are parallel to one another. This is also the case with a 180 ° bend.
Eine U-förmige Ausgestaltung der Biegung hat damit den Vor teil, dass der Mikrowellensender und der Mikrowellenempfänger nebeneinander angeordnet sein können. Insbesondere ist es auf dies Art und Weise sehr einfach möglich, Mirowellen-Sender und Mikrowellenempfänger auf einer gemeinsamen Elektronikplatine anzuordnen. Die beiden können auf diese Weise auch besonders einfach mit weiteren Komponenten bspw. zur Signalerzeugung und -auswertung verbunden werden. A U-shaped configuration of the bend thus has the part before that the microwave transmitter and the microwave receiver can be arranged side by side. In particular, it is in this way very easy to arrange Mirowellen transmitter and microwave receiver on a common electronic board. The two can be connected in this way also particularly simple with other components eg. For signal generation and evaluation.
Je nach verwendetem Material und vorherrschenden Umgebungsbe dingungen kann es sinnvoll sein, wenn eine Stützvorrichtung den dielektrischen Leiter wenigstens abschnittsweise abstützt. Eine solche Stützvorrichtung kann insbesondere an eine Kontur und Form des dielektrischen Leiters angepasst sein und diesen vorzugsweise innenseitig abstützen. Depending on the material used and prevailing ambient conditions, it may be useful if a support device at least partially supports the dielectric conductor. Such a support device can in particular be adapted to a contour and shape of the dielectric conductor and preferably support this on the inside.
Innenseitig soll in diesem Zusammenhang insbesondere den In nenradius einer möglicherweise vorhandenen Biegung meinen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Einfluss der Stütz vorrichtung möglichst gering ist. Die Stützvorrichtung kann beispielsweise aus einem Metall gefertigt sein, die den die lektrischen Leiter an einem Ein- und Austritt aus dem Prozess raum umfasst und ansonsten innenseitig abstützt. On the inside should mean in this context, in particular the nenradius in a possibly existing bend. In this way it is ensured that the influence of the support device is minimized. The support device may for example be made of a metal, which includes the lektrischen the conductor at an inlet and outlet from the process space and otherwise supported on the inside.
Andere Materialien können jegliche Materialien mit einer deut lich höheren Permittivität als der dielektrische Leiter, der in seinen Eigenschaften an die Einsatzbedingungen angepasst ist, sein. Beispielsweise denkbar sind Kunststoffe, Glas oder Keramik Other materials may be any materials with a significantly higher permittivity than the dielectric conductor, which is adapted in its properties to the conditions of use. For example, plastics, glass or ceramics are conceivable
Der dielektrische Leiter kann bspw. aus einem Kunststoff, ins besondere Polytetrafluorethylen (PTFE) , Polyethylen (PE) oder Polyetheretherketon (PEEK) , einer Keramik gefertigt sein. The dielectric conductor may, for example, be made of a plastic, in particular polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene (PE) or polyetheretherketone (PEEK), a ceramic.
Grundsätzlich sind alle Kunststoffe, die eine relativ niedrige Permittivität haben und den Prozessbedingungen des zu messen den Mediums standhalten, geeignet. Je höher die Permittivtät des elektrischen Leiters, desto mehr wird die Anzahl der mess baren Medien auf Grund des notwendigen Permittivitätsunter- schiedes eingeschränkt. Basically, all plastics that have a relatively low permittivity and can withstand the process conditions of measuring the medium are suitable. The higher the permittivity of the electrical conductor, the more the number of measurable media is limited due to the necessary difference in permittivity.
Kunststoffe haben den Vorteil, dass Sie durch Spritzguss oder Extrusion in annähernd beliebiger Form herstellbar sind. Au ßerdem ist bspw. Polytetrafluorethylen hoch chemisch resis tent, hoch temperaturbeständig und weist mit 2,1 eine für die vorliegende Anwendung optimal geeignete relative Dielektrizi- tätszahl auf. Des Weitern ist PTFE ist relativ unempfindlich gegenüber Anhaftungen. Plastics have the advantage that they can be produced by injection molding or extrusion in almost any shape. For putting in, for example, polytetrafluoroethylene is highly chemically resis tent, high temperature resistant and has 2.1 for the present application optimally suitable relative Dielektrizi- tätszahl on. Further, PTFE is relatively insensitive to buildup.
Geeignete Keramiken können bspw. durch Sintern in eine ent sprechende Form gebracht werden. Diese haben den Vorteil einer höheren Standfestigkeit gegen abbrasive Medien sowie gegen manche Lösungsmittel und sind im Vergleich zu Kunststoffen deutlich temperaturstabile. Suitable ceramics can, for example, be brought into a suitable shape by sintering. These have the advantage of a higher stability against abrasive media and against some solvents and are compared to plastics significantly temperature-stable.
Eine breite Einsetzbarkeit des Grenzstandsensors kann erreicht werden, wenn der dielektrische Leiter eine relative Permitti- vität kleiner 10, insbesondere kleiner 5, vorzugsweise 2,1 aufweist. Mit einer geeigneten relativen Permittivität wird einerseits eine ausreichende Totalreflexion in der Situation ohne Mediumskontakt erreicht, da der Sprung an der Grenze des dielektrischen Leiters ausreichend hoch ist, andererseits ist der Übergang einer ausreichenden Menge elektromagnetischer Wellen in das Medium gewährleistet, da Flüssigkeiten typi scherweise eine relative Permittivität aufweisen, die über diesen Werten liegt. A broad applicability of the level sensor can be achieved if the dielectric conductor has a relative permittivity of less than 10, in particular less than 5, preferably 2.1. With a suitable relative permittivity on the one hand sufficient total reflection is achieved in the situation without medium contact, since the jump at the boundary of the dielectric conductor is sufficiently high, on the other hand, the transition of a sufficient amount of electromagnetic waves is ensured in the medium, as liquids typi cally a relative Have permittivity above these values.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Grenzstanderfassung mit einem Grenzstandsensor gemäß der obigen Beschreibung weist folgende Schritte auf: An inventive method for level detection with a point level sensor according to the above description comprises the following steps:
- Aussenden eines Mikrowellensignales in den dielektrischen Leiter  - Send a microwave signal in the dielectric conductor
als Sendesignal  as a transmission signal
- Empfangen eines Empfangssignals  - Receiving a received signal
- Vergleichen der Empfangssignalstärke mit der Sendesignal stärke und  - Compare the received signal strength with the transmit signal strength and
- Ausgeben eines Grenzstandsignals auf Basis des Vergleichs. Es kann anhand eines Vergleichs des Sendesignals und des Emp fangssignals darauf geschlossen werden, ob der dielektrische Leiter mit einem, vorzugsweise flüssigen, Füllmedium umgeben ist, oder nicht. Dies kann insbesondere durch einen Vergleich der Signalleistungen von Sendesignal und Empfangssignal er reicht werden. - Outputting a level signal based on the comparison. It can be concluded based on a comparison of the transmission signal and the Emp catch signal on whether the dielectric conductor is surrounded with a, preferably liquid, filling medium or not. This can be achieved in particular by comparing the signal powers of the transmission signal and the received signal.
Dies beruht auf dem oben beschriebenen Effekt, dass elektro magnetische Mikrowellen in einem in Luft befindlichen die lektrischen Leiter aufgrund einer Totalreflexion an der Grenz fläche zwischen dem Dielektrikum und der Luft in dem die lektrischen Leiter geleitet werden. Die Totalreflexion erfolgt dabei aufgrund des an der Grenzfläche auftretenden Permittivi- tätssprung zwischen Dielektrikum und Luft. Ein von dem Mikro wellensender ausgesandtes Signal bleibt damit innerhalb des dielektrischen Leiters und tritt erst an dessen Ende wieder aus . This is due to the above-described effect that electro magnetic microwaves in an air in the lektrischen conductor due to a total reflection at the boundary surface between the dielectric and the air in which the lektrischen conductor are passed. Total reflection takes place on account of the permittivity jump between dielectric and air occurring at the interface. A signal emitted by the micro wave transmitter thus remains within the dielectric conductor and only emerges at its end.
Ist der dielektrische Leiter in einem Medium hoher Permittivi- tät, was für eine Vielzahl von Flüssigkeiten gilt, so treten die Mikrowellen zu einem größeren Teil aus dem Dielektrikum aus. Die Signalstärke eines am Mikrowellenempfänger ankommen- den Signals wird dadurch reduziert. Diese Reduktion der Sig nalstärke kann detektiert und darauf basierend auf das Vorhan densein eines Mediums und damit das Erreichen des Grenzstandes geschlossen werden. If the dielectric conductor is in a medium of high permittivity, which applies to a multiplicity of liquids, the microwaves emerge to a greater extent from the dielectric. The signal strength of a signal arriving at the microwave receiver is thereby reduced. This reduction of the signal strength can be detected and concluded based on the presence of a medium and thus the reaching of the limit level.
Besonders einfach kann ein Grenzstandsignal erreicht werden, wenn der Schritt des Vergleichens einen Vergleich einer Sig nalleistung des Sendesignal mit einer Signalleistung des Emp fangssignals umfasst und ein Leer-Signal ausgegeben wird, so lange die Leistung des Empfangssignals mehr als beispielsweise 70% der Amplitude des Sendesignals beträgt und ein Voll-Signal ausgegeben wird, wenn die Empfangsleistung beispielsweise 70% oder weniger der Leistung des Sendesignals beträgt. Die Diffe renz zwischen Sende- und Empfangsleistung ist u. A. abhängig von der verwendete Frequenz, der Länge und dem Material des dielektrischen Leiters, dem Durchmesser des dielektrischen Leiters und kann deshalb nur als Beispiel angegeben werden. In einer Simulation mit PEEK als Material für den dielektrischen Leiter und bei Verwendung einer Frequenz von 75 GHz liegt die Empfangsleistung in Luft bei ca. 10% der Senderleistung, bei Mediumsberührung noch in der Größenordnung von 0,01-0,1%. Particularly easy, a threshold signal can be achieved when the step of comparing a comparison of a Sig nalleistung of the transmission signal with a signal power of Emp fangssignals comprises and an empty signal is output, as long as the power of the received signal more than, for example, 70% of the amplitude of the transmission signal is and a full signal is output when the receiving power is, for example, 70% or less of the power of the transmission signal. The dif ference between transmitting and receiving power is u. A. depending on the frequency used, the length and the material of the dielectric conductor, the diameter of the dielectric conductor and can therefore be given only as an example. In a simulation with PEEK as the material for the dielectric conductor and when using a frequency of 75 GHz, the reception power in air is about 10% of the transmitter power, with medium contact still in the order of 0.01-0.1%.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eingehend erläutert. The present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying figures.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Mikrowellen-FIG. 1 is a schematic view of a microwave
Grenzstandsensors gemäß der vorliegenden Anmeldung, Point level sensor according to the present application,
Figur 2 die Feldverteilung bei dem Sensor gemäß Figur 1 in FIG. 2 shows the field distribution in the sensor according to FIG. 1 in FIG
Luft und  air and
Figur 3 die Feldverteilung bei dem Sensor gemäß Figur 1, wenn dieser teilweise mit Wasser bedeckt ist. 3 shows the field distribution in the sensor according to Figure 1, when it is partially covered with water.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Mikrowellen- Grenzstandsensors 1 gemäß der vorliegenden Anmeldung. FIG. 1 shows a schematic representation of a microwave level sensor 1 according to the present application.
Der Mikrowellen-Grenzstandsensor 1 ist im Wesentlichen aus ei nem gebogenen dielektrischen Leiter 3 mit einem Eingangsab schnitt 31, einem Ausgangsabschnitt 32 sowie einer dazwischen angeordneten Biegung 33 des dielektrischen Leiters 3 gebildet. Eingangsseitig ist der dielektrische Leiter 3 mit einem Mikro wellensender 10 verbunden, der elektromagnetische Mikrowellen, das heißt elektromagnetische Strahlung im Gigahertz Bereich in den dielektrischen Leiter 3 in Richtung einer Einkoppelachse E einkoppelt. Die Einkoppelachse E entspricht im Wesentlichen einer Längsachse des Eingangsabschnitts 31 des dielektrischen Leiters 3 der sich in diesem Bereich im Wesentlichen längs er streckt und gerade ausgebildet ist. Der dielektrische Leiter 3 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen kreisrunden Querschnitt auf, kann aber auch bspw. oval oder anders geformt gebildet sein. The microwave level sensor 1 is essentially formed from egg nem bent dielectric conductor 3 with a Eingangsab section 31, an output section 32 and an interposed bend 33 of the dielectric conductor 3. On the input side, the dielectric conductor 3 is connected to a micro-wave transmitter 10, which couples electromagnetic microwaves, that is, electromagnetic radiation in the gigahertz range in the dielectric conductor 3 in the direction of a coupling axis E. The coupling axis E corresponds essentially to a longitudinal axis of the input section 31 of the dielectric conductor 3 which extends in this area substantially longitudinally and is straight. The dielectric conductor 3 has in the present embodiment, a circular cross-section, but may also be formed, for example. Oval or shaped differently.
Analog zu dem eingangsseitigen Aufbau ist der dielektrische Leiter 3 ausgangsseitig mit einem Mikrowellenempfänger 11 ver bunden. Der Mikrowellenempfänger 11 ist im Wesentlichen in Verlängerung einer Auskoppelachse A, die im Wesentlichen einer Längsachse des dielektrischen Leiters 3 im Bereich des Aus gangsabschnitts 32 entspricht, angeordnet. Auf diese Weise kann detektiert werden, dass elektromagnetische Strahlung den dielektrischen Leiter 3 verlässt. Die elektromagnetische Analogous to the input-side structure of the dielectric conductor 3 on the output side with a microwave receiver 11 a related party. The microwave receiver 11 is arranged substantially in extension of a coupling-out axis A, which essentially corresponds to a longitudinal axis of the dielectric conductor 3 in the region of the output section 32. In this way it can be detected that electromagnetic radiation leaves the dielectric conductor 3. The electromagnetic
Strahlung, die den dielektrischen Leiter 3 verlassen hat, kommt beim Mikrowellenempfänger nicht mehr an und kann somit auch dort nicht mehr detektiert werden. Eine mit dem Mikrowel lenempfänger und dem Mikrowellensender verbundene Auswer teelektronik 12 stellt eine Differenz zwischen Sende- und Emp fangsleistung fest und kann daraus die Grenzstandinformation ableiten . Radiation which has left the dielectric conductor 3 no longer arrives at the microwave receiver and can therefore no longer be detected there. One of the Microwave lenempfänger and the microwave transmitter connected Auswer teelektronik 12 detects a difference between transmit and Emp catch power and can derive therefrom the level information.
Der dielektrische Leiter 3 ist im vorliegenden Ausführungsbei spiel aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet. Dieses Mate rial weist eine relative Permittivität £r von 2,1 auf, so dass eingekoppelte elektromagnetische Strahlung wenn sich der die lektrische Leiter 3 in Luft befindet durch Totalreflexion in- nerhalb des dielektrischen Leiters 3 geleitet wird. Diese To talreflexion findet auch im Bereich der Biegung 33 statt. Be findet sich der dielektrische Leiter 3 also in Luft, kann der Mikrowellenempfänger 11 einen bestimmten Anteil der elektro magnetischen Strahlung detektieren, die durch den Mikrowellen sender 10 in den dielektrischen Leiter 3 eingekoppelt wurde.The dielectric conductor 3 is formed in the present Ausführungsbei game of polytetrafluoroethylene (PTFE). This material has a relative permittivity ∈ r of 2.1, so that coupled electromagnetic radiation when the dielectric conductor 3 is in air is due to total internal reflection. is conducted within the dielectric conductor 3. This To talreflexion also takes place in the region of the bend 33. Be is the dielectric conductor 3 so in air, the microwave receiver 11 can detect a certain proportion of the electro-magnetic radiation, which was coupled by the microwave transmitter 10 in the dielectric conductor 3.
In vorliegendem Ausführungsbeispiel wurde PEEK als Material für den dielektrischen Leiter 3 und eine Signalfrequenz von 75 GHz verwendet. In Luft beträgt die Empfangsleistung noch ca. 10% der Sendeleistung. In the present embodiment, PEEK was used as the material for the dielectric guide 3 and a signal frequency of 75 GHz. In air, the received power is still about 10% of the transmission power.
Um eine ausreichende Stabilität der vorliegenden Anordnung zu gewährleisten ist innerhalb des dielektrischen Leiters 3, das heißt insbesondere zwischen dem Eingangsabschnitt 31 und dem Ausgangsabschnitt 32 sowie im Bereich der Biegung 33 eine Stützvorrichtung 5 (Nummer fehlt in der Skizze) angeordnet.In order to ensure sufficient stability of the present arrangement, a support device 5 (number missing in the sketch) is arranged within the dielectric conductor 3, that is to say in particular between the input section 31 and the output section 32 and in the region of the bend 33.
Die Stützvorrichtung 5 ist so ausgestaltet, dass sie im We sentlichen der Form und Kontur des dielektrischen Leiters 3 angepasst ist und diesen an den zueinander weisenden Innenflä chen der Kontur des dielektrischen Leiters 3 abstützt. The support device 5 is designed so that it is adapted We sentlichen the shape and contour of the dielectric conductor 3 and this on the mutually facing Innenflä surfaces of the contour of the dielectric conductor 3 is supported.
Die Stützvorrichtung 5 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, da dieser kein dielektrischer Leiter ist. Am Anfang des Eingangsabschnitts 31 und am Ausgang des Ausgangsabschnitt 32 umfasst die Stützvor richtung 5 den dielektrischen Leiter 3 mit Stützringen 51 vollständig, sodass dieser in diesem Bereich gegen ein Abkni cken besonders geschützt ist. Im weiteren Verlauf des Ein gangsabschnitts 31 sowie des Ausgangsabschnitt 32 sowie im Be reich der Biegung 33 ist eine Stützfüllung 52 angeordnet, die lediglich einen inneren Abschnitt der Kontur des dielektri schen Leiters 3 aufnimmt und abstützt. Die Stützfüllung 52 verhindert zudem unerwünschte Ablagerungen im inneren Bereich der Biegung. Insbesondere im Bereich der Biegung 33 ist es ausschlaggebend, dass ein Außenradius der Biegung 33 frei für das Füllmedium zugänglich ist, so dass der Effekt des vorlie genden Messprinzip eintreten kann. The support device 5 is made in the present embodiment of a metallic material, since this is not a dielectric conductor. At the beginning of the input section 31 and at the output of the output section 32, the Stützvor device 5 includes the dielectric conductor 3 with support rings 51 completely, so that it is particularly protected in this area against a Abkni bridges. In the further course of the input portion 31 and the output portion 32 and in Be rich the bend 33, a support filling 52 is arranged, which receives and supports only an inner portion of the contour of the dielectric rule's conductor 3. The support filling 52 also prevents unwanted deposits in the inner area of the bend. In particular, in the area of the bend 33, it is crucial that an outer radius of the bend 33 is freely accessible to the filling medium, so that the effect of vorlie lowing measuring principle can occur.
Befindet sich der dielektrische Leiter 3 des Grenzstandsensors 1 gemäß der vorliegenden Anmeldung wenigstens teilweise, ins besondere im Bereich der Biegung 33 in einem flüssigen Füllme dium, dessen Grenzstand zu überwachen ist, so ist dieser in diesem Bereich von einem Medium umgeben, welche eine Permitti- vität aufweist, die größer ist, als die des dielektrischen Leiters 3. In dieser Konstellation werden die eingekoppelten elektromagnetischen Wellen zwar im Bereich des Eingangsab schnitts 31 noch gut innerhalb des dielektrischen Leiters 3 geführt, im Bereich der Biegung 33 findet aber keine Totalre flexion mehr statt, so dass ein großer Teil der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung im Bereich der Biegung 33 aus dem dielektrischen Leiter 3 austritt. Die am Mikrowellenemp fänger 11 defektierbare elektromagnetische Strahlung nimmt so mit signifikant ab, sodass auf das Vorhandensein eines Mediums geschlossen werden kann. If the dielectric conductor 3 of the level sensor 1 according to the present application at least partially, in particular in the region of the bend 33 in a liquid Füllme medium whose limit level is to be monitored, it is surrounded in this area by a medium which a Permitti- Although in this constellation, the coupled electromagnetic waves while well in the region of the Eingangsab 31 are still performed well within the dielectric conductor 3, in the region of the bend 33 but there is no total re flexion more , so that a large part of the coupled electromagnetic radiation in the region of the bend 33 emerges from the dielectric conductor 3. The detectable at Mikrowellenemp catcher 11 electromagnetic radiation decreases so significantly, so it can be concluded that the presence of a medium.
Sowohl der Mikrowellensender 10 als auch der Mikrowellenemp fänger 11 können im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils über einen Hohlleiter, der vorliegend nicht dargestellt ist, an den dielektrischen Leiter 3 angekoppelt sein. Typischer weise ist der dielektrische Leiter 3 in den Hohlleiter einge führt und im Bereich des Hohlleiters angespitzt ausgeführt, so dass die von den Mikrowellensender 10 erzeugte elektromagneti sche Strahlung in den dielektrischen Leiter 3 im Bereich des Hohlleiters Übertritt bzw. entsprechend aus dem dielektrischen Leiter endseitig austritt und von dem Mikrowellenempfänger 11 erfasst werden kann. Both the microwave transmitter 10 and the Mikrowellenemp catcher 11 can be coupled in the present embodiment, in each case via a waveguide, which is not shown here, to the dielectric conductor 3. Typically, the dielectric conductor 3 is guided into the waveguide and sharpened in the region of the waveguide so that the electromagnetic radiation generated by the microwave transmitter 10 is transmitted into the dielectric conductor 3 in the region of the waveguide or correspondingly from the dielectric Leader end exits and can be detected by the microwave receiver 11.
Figur 2 zeigt eine Feldverteilung innerhalb des dielektrischen Leiters 3 sowie in seiner Umgebung, wenn sich dieser in Luft befindet. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist wird ein sehr großer Teil des eingangsseitig angekoppelten elektromagnetischen Fel des durch Totalreflexion in dem dielektrischen Leiter geführt, sodass diese ausgangsseitig detektierbar ist. Die Totalrefle xion findet auch im Bereich der Biegung 33 statt, wobei die elektromagnetische Strahlung insbesondere in diesem Bereich am Sprung der relativen Dielektrizitätszahl vom Material des die lektrischen Leiters 3 zur umgebenden Luft reflektiert wird. FIG. 2 shows a field distribution within the dielectric conductor 3 and in its surroundings when it is in air. As can be seen from FIG. 2, a very large part of the electromagnetic field coupled on the input side is guided by total reflection in the dielectric conductor so that it can be detected on the output side. The Totalrefle xion also takes place in the region of the bend 33, wherein the electromagnetic radiation is reflected in particular in this area at the jump in relative permittivity of the material of the lektrischen conductor 3 to the surrounding air.
In Figur 3 Ist der dielektrischer Leiter aus Figur 2 darge stellt, wobei im Bereich der Biegung 33 ein Füllmedium, vor liegend Wasser angeordnet ist. Wie aus Figur 3 deutlich zu er kennen ist, tritt im Bereich der Biegung 33 ein Großteil der elektromagnetischen Strahlung, die eingangsseitig eingekoppelt wurde aus dem dielektrischer Leiter 3 aus, sodass ausgangssei tig nur noch ein Bruchteil der elektromagnetischen Strahlung detektierbar ist. Durch einen Vergleich einer Leistung des Eingangssignals mit einer Leistung des Ausgangssignals kann somit auf einfache Weise auf das Vorhandensein eines Füllmedi ums geschlossen und ein entsprechendes Grenzstandsignal ausge geben werden. Bezugszeichenliste In Figure 3, the dielectric conductor of Figure 2 Darge presents, wherein in the region of the bend 33, a filling medium, in front of lying water is arranged. As is clearly known from FIG. 3, in the region of the bend 33, a large part of the electromagnetic radiation coupled in on the input side emerges from the dielectric conductor 3, so that only a fraction of the electromagnetic radiation can be detected on the output side. By comparing a power of the input signal with a power of the output signal can thus be closed in a simple manner to the presence of a Füllmedi order and give a corresponding level signal out. LIST OF REFERENCE NUMBERS
I GrenzstandsensorI point level sensor
3 dielektrischer Leiter3 dielectric conductor
5 StützVorrichtung 5 supporting V orrichtung
10 Mikrowellensender10 microwave transmitters
II MikrowellenempfängerII microwave receiver
12 Auswerteelektronik 12 transmitter
31 Eingangsabschnitt31 entry section
32 Ausgangsabschnitt 32 output section
51 Stützringe 51 support rings
52 Stützfüllung  52 supporting filling
E Einkoppelachse E coupling axis
A Auskoppelachse  A coupling-out axis

Claims

Patentansprüche claims
1. Grenzstandsensor (1) mit 1. Point level sensor (1) with
einem Mikrowellensender (10) und einem Mikrowellenempfän ger (11), wobei zwischen dem Mikrowellensender (10) und dem Mikrowellenempfänger (11) ein dielektrischer Leiter (3) angeordnet ist.  a microwave transmitter (10) and a Mikrowellenempfän ger (11), wherein between the microwave transmitter (10) and the microwave receiver (11) a dielectric conductor (3) is arranged.
2. Grenzstandsensor (1) gemäß Anspruch 1, 2. point level sensor (1) according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
der dielektrische Leiter (3) eine Biegung (33) aufweist.  the dielectric conductor (3) has a bend (33).
3. Grenzstandsensor (1) gemäß Anspruch 2, 3. point level sensor (1) according to claim 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
ein Winkel zwischen einer Einkoppelachse (E) und einer Auskoppelachse (A) wenigstens 45°, vorzugsweise wenigs tens 90°, weiter bevorzugt 180° beträgt.  an angle between a Einkoppelachse (E) and a Auskoppelachse (A) at least 45 °, preferably wenigs least 90 °, more preferably 180 °.
4. Grenzstandsensor (1) gemäß Anspruch 2, 4. point level sensor (1) according to claim 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
der dielektrische Leiter (3) im Wesentlichen U-förmig ge bogen ausgebildet ist.  the dielectric conductor (3) is formed in a substantially U-shaped manner.
5. Grenzstandsensor (1) gemäß einem der vorhergehenden An sprüche, 5. point level sensor (1) according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
eine Stützvorrichtung (5) den dielektrischen Leiter (3) wenigstens abschnittsweise abstützt.  a support device (5) at least partially supports the dielectric conductor (3).
6. Grenzstandsensor (1) gemäß Anspruch 5, 6. point level sensor (1) according to claim 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
die Stützvorrichtung (5) an eine Kontur und Form des die- lektrischen Leiters (3) angepasst ist und diesen innen seitig abstützt. the supporting device (5) to a contour and shape of the Lektrischen conductor (3) is adapted and this inside supported.
7. Grenzstandsensor (1) gemäß einem der vorhergehenden An sprüche, 7. point level sensor (1) according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
der dielektrische Leiter (3) aus einem Kunststoff, insbe sondere Polytetrafluorethylen, Polyethylen oder Polyethe retherketon, einer Keramik gefertigt ist.  the dielectric conductor (3) is made of a plastic, in particular special polytetrafluoroethylene, polyethylene or polyether retherketone, a ceramic.
8. Grenzstandsensor (1) gemäß einem der vorhergehenden An sprüche, 8. Point level sensor (1) according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
der dielektrische Leiter (3) eine relative Dielektrizi- tätszahl kleiner 10, insbesondere kleiner 5, vorzugsweise 2 , 1 aufweist .  the dielectric conductor (3) has a relative dielectric constant of less than 10, in particular less than 5, preferably 2, 1.
9. Verfahren zur Grenzstanderfassung mit einem Grenz 9. Level detection method with a limit
standsensor (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Schritten:  Stand sensor (1) according to one of the preceding claims, comprising the following steps:
- Aussenden eines Mikrowellensignales in den dielektri schen Leiter als Sendesignal  - Send a microwave signal in the dielectric's conductor as a transmission signal
- Empfangen eines Empfangssignals  - Receiving a received signal
- Vergleichen des Empfangssignals mit dem Sendesignal und - Comparing the received signal with the transmission signal and
- Ausgeben eines Grenzstandsignals auf Basis dieses Ver gleichs . - Outputting a level signal based on this comparison.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, 10. The method according to claim 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass  d a d u r c h e c e n c i n e s that
der Schritt des Vergleichens einen Vergleich einer Sig nalleistung des Sendesignals mit einer Signalleistung des Empfangssignals umfasst und ein Leer-Signal ausgegeben wird, solange die Leistung des Empfangssignals mehr als die als Schaltschwelle definierte Mindestanteil derthe step of comparing comprises comparing a signal power of the transmission signal with a signal power of the reception signal and outputting an empty signal as long as the power of the reception signal exceeds the defined as switching threshold minimum share of
Leistung des Sendesignals beträgt und ein Voll-Signal ausgegeben wird, wenn die Empfangsleistung die als Schaltschwelle definierte Mindestleistung Power of the transmission signal and a full signal is output when the received power defined as the switching threshold minimum power
oder weniger beträgt. or less.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220341768A1 (en) * 2019-09-04 2022-10-27 Johnson Matthey Public Limited Company Level measurement instrument

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0833134A2 (en) * 1993-10-19 1998-04-01 Wire Automatic Device Co., Ltd. Level gauge
EP1069649A1 (en) * 1999-07-15 2001-01-17 Endress + Hauser Gmbh + Co. Waveguide for a level measuring device operating with microwaves
EP2105991A1 (en) * 2008-03-20 2009-09-30 Krohne Messtechnik Gmbh & Co. Kg Dielectric horn antenna
EP2154496A1 (en) * 2008-08-15 2010-02-17 Sick Ag Sensor and measuring device
WO2016183672A1 (en) * 2015-05-15 2016-11-24 Hatch Ltd. Method and apparatus for measuring the length of an electrode in an electric arc furnace

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0833134A2 (en) * 1993-10-19 1998-04-01 Wire Automatic Device Co., Ltd. Level gauge
EP1069649A1 (en) * 1999-07-15 2001-01-17 Endress + Hauser Gmbh + Co. Waveguide for a level measuring device operating with microwaves
EP2105991A1 (en) * 2008-03-20 2009-09-30 Krohne Messtechnik Gmbh & Co. Kg Dielectric horn antenna
EP2154496A1 (en) * 2008-08-15 2010-02-17 Sick Ag Sensor and measuring device
WO2016183672A1 (en) * 2015-05-15 2016-11-24 Hatch Ltd. Method and apparatus for measuring the length of an electrode in an electric arc furnace

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220341768A1 (en) * 2019-09-04 2022-10-27 Johnson Matthey Public Limited Company Level measurement instrument

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